Tachogeneratorer — typer, enhet og operasjonsprinsipp

Ordet "tachogenerator" kommer fra to ord - fra det greske "tachos" som betyr "rask" og fra det latinske "generator". Tachogeneratoren er en variabel eller konstant elektrisk målemikromaskin, som er montert på akselen til utstyret og konverterer gjeldende verdi av rotasjonshastigheten til akselen til et elektrisk signal, hvis parameter bærer informasjon om rotasjonsfrekvensen.

Denne parameteren kan være generert EMF eller frekvensverdien til signalet. Utgangssignalet fra tachogeneratoren kan mates til et visuelt display (f.eks. et display) eller til en automatisk akselhastighetskontrollenhet som tachogeneratoren opererer på.

Tachogeneratorer er av flere typer, avhengig av typen signal som genereres ved utgangen: med vekselspenning eller strømsignal (asynkrone eller synkrone tachogeneratorer), eller med et konstant signal.

DC turtallsgenerator

En DC-tachogenerator er en samlemaskin med eksitasjon enten av permanente magneter (mer vanlig) eller av en spenningsspole (mindre vanlig) plassert på statoren. Måle-emf induseres på rotorviklingen til tachogeneratoren og viser seg å være direkte proporsjonal med vinkelhastigheten til rotoren, faktisk med endringshastigheten til den magnetiske fluksen, i nøyaktig overensstemmelse med loven om elektromagnetisk induksjon.

Utgangssignalet - en spenning hvis verdi også er direkte proporsjonal med rotasjonsvinkelhastigheten til rotoren - fjernes gjennom børstene fra kollektoren. Siden jobben innebærer samler og børster, en slik enhet er utsatt for raskere slitasje enn en AC-turgenerator. Problemet er at i prosessen med arbeidet genererer børsteoppsamlingsenheten impulsstøy i utgangssignalet til en slik tachogenerator.

På en eller annen måte er utgangssignalet til DC-tachogeneratoren en spenning, som gjør det vanskelig å nøyaktig konvertere spenningen til hastighet, fordi den magnetiske avbøyningsfluksen avhenger av temperaturen på magnetene, av den elektriske motstanden ved kontaktpunktet av børstene med samleren (som endres med tiden), til slutt — fra demagnetisering av permanente magneter over tid.

Likevel er likestrømstachogeneratorer i noen tilfeller praktiske for formen for representasjon av utgangssignalet, så vel som det naturlige fenomenet med å reversere polariteten til dette signalet i samsvar med endringen i rotasjonsretningen til akselen.

DC tachogeneratorer er karakterisert ved en «transformasjonsfaktor» St, som uttrykker forholdet mellom den fjernede spenningen Uout og rotasjonsfrekvensen Frot tilsvarende den gitte spenningen.Denne parameteren er spesifisert i den tekniske dokumentasjonen for tachogeneratoren og måles i millivolt multiplisert med omdreininger per minutt. Når du kjenner denne parameteren og utgangsspenningen fra tachogeneratoren, kan du beregne gjeldende frekvens ved å bruke formelen:

Elektrisk motor med innebygd tachogenerator:

Asynkron AC tachogenerator

Asynkrone AC-tachogeneratorer er like i design for asynkrone ekorn-burmotorer… Rotoren her er laget i form av en hul sylinder (vanligvis kobber eller aluminium), og statoren inneholder to viklinger plassert i rette vinkler på hverandre. En av statorviklingene er eksitasjonsviklingen, den andre er utgangsviklingen. En vekselstrøm av en viss amplitude og frekvens tilføres eksitasjonsspolen, og utgangsspolen kobles til måleapparatet.

Når ekornrotoren roterer, bryter den periodisk den innledende ortogonaliteten til de magnetiske fluksene til de to spolene, som et resultat av forvrengningen av bildet av magnetfeltene, induseres en EMF periodisk i utgangsspolen. Hvis rotoren er stasjonær, blir den magnetiske fluksen til eksitasjonsspolen ikke forvrengt, og ingen EMF induseres i utgangsspolen. Her er størrelsen på den genererte EMF proporsjonal med rotasjonshastigheten til akselen.

Siden strømmen som tilføres feltviklingen har sin egen frekvens, forskjellig fra rotasjonshastigheten til akselen, kalles en slik tachogenerator asynkron. Blant annet gjør dette designet det mulig å bedømme rotasjonsretningen til rotoren etter fasen til utgangssignalet - når du endrer rotasjonsretningen, reverseres fasen.

Synkron AC tachogenerator

Synkrone tachogeneratorer er børsteløse AC-maskiner.Magnetiseringen av rotoren skapes av en permanent magnet mens en eller flere viklinger er tilstede på statoren. I dette tilfellet vil både amplituden til utgangssignalet og frekvensen være proporsjonal med rotasjonshastigheten til akselen. Hastighetsdata kan derfor måles både ved amplitudeverdi (amplitudedeteksjon) og direkte etter frekvens (frekvensdeteksjon). Rotasjonsretningen kan imidlertid ikke bestemmes fra utgangssignalet til den synkrone tachogeneratoren.

Rotoren til en synkron AC-tachogenerator kan lages i form av en multipolmagnet og gi flere pulser på rad i utgangssignalet for en omdreining av akselen. Slike tachogeneratorer, sammen med asynkrone, har lengre levetid, siden de ikke har en børsteoppsamlingsanordning som er utsatt for mekanisk slitasje.

Frekvensdeteksjon

Siden utgangsfrekvensen til en synkron tachogenerator ikke avhenger av temperatur og andre faktorer, er frekvensmålinger med den mer nøyaktige. Beregningen er veldig enkel, det er nok å vite antall polpar p av rotoren:

Men det er også en nyanse. For at nøyaktigheten til beregningene skal være høy nok, er det nødvendig å allokere tid som teoretisk hastigheten allerede kan endres, noe som betyr at mens pulsene telles, øker målefeilen, noe som er skadelig.

For å redusere målefeilen er rotoren laget flerpolet slik at beregningene kan gjøres raskere, da kan responsen til kontrollsystemet følge raskere. For en pol beregnes frekvensen ved hjelp av følgende formel:

hvor N er antall leste pulser, T er pulstellingsperioden

For en synkron tachogenerator endres amplituden til signalet avhengig av hastigheten, derfor, når du designer utgangsfrekvensdetektoren, er det viktig å ta hensyn til hele det mulige amplitudområdet til utgangsspenningene til tachogeneratoren.

Amplitudedeteksjon

Med amplitudemetoden for å bestemme frekvensen, vil kretsen til frekvensdetektoren være enklere, men her er det viktig å ta hensyn til påvirkningen av slike faktorer som: temperatur, endring i det ikke-magnetiske gapet, etc. Jo høyere frekvens, jo større er amplituden til utgangssignalet, derfor er detektorkretsen vanligvis en likeretter og Lavpassfilter, hvor konverteringsfaktoren målt i mV * rpm lar deg bestemme frekvensen ved å bruke følgende formel:

I tillegg til de tradisjonelle typene tachogeneratorer som er omtalt i denne artikkelen, brukes pulssensorer også i moderne teknologier. basert på optokoblere, Hall sensorer osv. Fordelen med tachogeneratorer er at når de er sammenkoblet med en detektor, krever de ingen ekstra strømkilder. Ulempene med tradisjonelle tachogeneratorer av maskintype inkluderer dårlig følsomhet ved lave hastigheter og innført bremsemoment.